Gli impianti tecnici

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66 Pompe di calore

Le pompe di calore sono macchine che trasferiscono energia termica nel verso crescente della temperatura, da sorgenti a temperatura inferiore a quelle a temperatura maggiore. Il funzionamento base è quello di un frigorifero invertito: estraggono il calore da una fonte naturale e lo trasportano all’interno dell’edificio (ciclo invernale), ma possono anche raffrescare in estate (come un frigorifero, ciclo estivo).

I componenti principali di una pompa sono: compressore, condensatore, valvola di laminazione ed evaporatore; l’azionamento può essere di tipo meccanico o termico.

In base alla sorgente di energia e alla tecnologia di funzionamento un’ulteriore suddivisione può essere in pompe:

• Elettriche (EHP);

• A gas (GHP);

• Ad assorbimento (AHP).⁴³

Se si considera invece la combinazione di fluidi per lo scambio di calore le pompe possono essere aria-aria, aria-acqua, acqua-aria e acqua-acqua. Nelle prime, le più usate, lo scambio avviene mediante batterie alettate o sistemi a tutt’aria; le seconde invece sfruttano circuiti idronici accoppiati a ventilconvettori o pannelli radianti. Le ultime due tipologie, meno diffuse, sono in realtà le più efficienti grazie alla presenza di un circuito dedicato per lo scambio di energia con il terreno o con l’acqua di falda; si parla in questi casi di sistemi geotermici o a bassa entalpia.

In termini prestazionali le diverse tipologie si riferiscono poi ai seguenti indici di prestazione energetica:

• COP (Coefficient Of Performance) per il riscaldamento;

• EER (Energy Efficiency Ratio) per il raffrescamento;

• GUE (Gas Utilization Efficiency) per le pompe ad assorbimento.

Le pompe elettriche sono caratterizzate da un motore elettrico per l’avviamento del compressore. Le EHP contribuiscono all’elettrificazione dei consumi contribuendo alla decarbonizzazione e riduzione delle emissioni locali.

I coefficienti COP ed EER devono rispettare i requisiti riportati nell’Allegato F indicati nella tabella nella pagina seguente.

43 https://www.ingenio-web.it/30561-pompe-di-calore-funzionamento-e-prestazioni-delle-varie-tipologie-e-possibili-incentivi

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Tabella 8: Requisiti pompe di calore elettriche - Fonte: Decreto Requisiti Tecnici

Le pompe a gas prevedono un ingresso di energia chimica, la quale fornisce apporto termico alla macchina grazie ad un processo di combustione. Le GHP necessitano di un motore endotermico e, rispetto alle EHP, richiedono maggiori costi d’investimento e manutenzione oltre ad essere più ingombranti. Presentano tuttavia un minore costo operativo per il funzionamento durante l’inverno grazie al minor costo del gas rispetto all’energia elettrica. I valori del GUE da rispettare per questa tipologia di pompa sono di seguito riportati.

Tabella 9: Requisiti pompe di calore a gas - Fonte: Decreto Requisiti Tecnici

Nelle AHP l’energia necessaria per compiere il ciclo è derivata da calore o combustibile. Le emissioni in atmosfera di ossidi di azoto devono essere inferiori alle quantità indicate dalle normative europee.

Sono caratterizzate da semplicità d’installazione e gestione.

La prestazione va dichiarata e garantita dal produttore per tutte le tipologie di pompa, basandosi su prove effettuate in conformità alle specifiche norme.

68 Sistemi ibridi

I sistemi ibridi sono costituiti da caldaia a condensazione in abbinamento alla pompa di calore. I due generatori, alimentati da combustibili differenti (fossili o rinnovabili), sono programmati per massimizzare l’efficienza grazie a meccanismi di controllo intelligente che, in funzione della temperatura esterna, permettono l’attivazione di uno o dell’altro come mostrato nell’immagine seguente.

Figura 24: Funzionamento sistemi ibridi - Fonte: https://www.ingenio-web.it/29302-superbonus-110-e-sistemi-ibridi-come-gestirli-con-il-software-blumatica-energy

La pompa di calore funziona da sola, in maniera molto efficiente, in caso di condizioni invernali miti.

In caso di temperature rigide, la pompa ha un rendimento inferiore e interviene il funzionamento ibrido grazie al quale il calore aggiuntivo necessario viene fornito dalla caldaia a condensazione. Se le temperature sono molto basse interviene solamente la caldaia.

A livello di requisiti il rapporto tra le potenze termiche utili di pompa e caldaia deve essere inferiore o uguale a 0,5; le pompe inoltre devono rispettare i coefficienti di prestazione già descritti. Dove possibile poi vengono installati sistemi di termoregolazione modulante, agenti sulla portata, per singolo ambiente o meglio per ogni corpo scaldante.

Sistemi a biomassa

Il termine biomassa indica i residui provenienti da coltivazioni agricole, deforestazione e attività che comprendono la lavorazione del legno e dei suoi derivati. Gli apparecchi a biomassa utilizzano combustibili che rientrano nella definizione di biomassa quali legna, pellets e cippato. Gli apparecchi a biomassa si dividono in caldaie, stufe e termo-camini e i requisiti sono riportati nell’Allegato G.

Le caldaie devono avere potenza termica nominale inferiore o uguale a 500kWt e possedere la certificazione ambientale⁴⁴, la quale esprime, attraverso un numero crescente di stelle (da 1 a 5), la sostenibilità della caldaia; più stelle sono presenti, meno l’apparecchio emette in termini di particolato primario, composti volatili e monossido di carbonio, oltre ad avere un rendimento più elevato. In

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particolare è richiesto il possesso della Classe di Qualità a 5 stelle. Le caldaie devono inoltre essere dotate di un sistema di accumulo termico.

Con riferimento alle stufe e ai termo-camini, devono essere verificati da organismo accreditato sia l’apparecchio che il materiale combustibile.

Collettori solari

I collettori solari permettono di assorbire la luce del sole per riscaldare un fluido termovettore, il quale viene trasportato presso uno scambiatore di calore che ne consente la trasmissione di energia termica. I collettori devono possedere i requisiti riportati nell’Allegato H; in particolare sono richiesti:

• Possesso della Certificazione Solar Keymark, uno schema di certificazione europeo sviluppato da ESTIF (European Solar Thermal Industry Federation) e CEN in collaborazione con i principali laboratori di certificazione accreditati in Europa, oppure equivalente approvazione tecnica rilasciata dall’ENEA;

• Garanzia per un minimo di 5 anni per i collettori solari;

• Garanzia per almeno 2 anni per accessori e componenti elettrici.

I collettori inoltre, in funzione dell’energia solare annua prodotta per unità di superficie lorda 𝐴_𝐺, si dividono in: piani, sottovuoto/a tubi evacuati e a concentrazione. A ogni tipologia sono associati valori di producibilità specifica quali:

• > 300 kWh_𝑡/m² con riferimento alla località Wurzburg per collettori piani;

• > 400 kWh_𝑡/m² con riferimento alla località Wurzburg per collettori sottovuoto e a tubi evacuati;

• > 550 kWh_𝑡/m² con riferimento alla località Atene per collettori a concentrazione.

Micro-cogeneratori

Gli impianti di cogenerazione sono sistemi a combustione per la produzione contemporanea di calore (rapporto 2/3) ed energia elettrica (rapporto 1/3); il primo è destinato al riscaldamento e alla produzione di ACS mentre la seconda a coprire il fabbisogno elettrico dell’abitazione. Nel produrre elettricità, il calore di scarto nei fumi di scarico viene recuperato attraverso uno scambiatore e utilizzato per l’utenza termica domestica. Le unità cogenerative di taglia ridotta, destinate a usi domestici e residenziali, con potenze elettriche inferiori a 50 kW prendono il nome di micro-cogeneratori (MCHP⁴⁵).

Tali impianti devono portare ad un risparmio di energia primaria PES (Primary Energy Saving) pari almeno al 20%⁴⁶. Maggiore è il PES, più conveniente è la cogenerazione e lo sfruttamento di energia primaria.

45 Micro Combined Heating and Power

46 Allegato III, decreto del Ministro dello sviluppo economico 4 agosto 2011

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La totalità dell’energia termica prodotta deve essere destinata alla richiesta di climatizzazione degli ambienti e alla produzione di ACS.

Teleriscaldamento

Il teleriscaldamento è un sistema per il riscaldamento e per la produzione di ACS a distanza. Attraverso una rete si distribuisce il calore prodotto dalle centrali di generazione mediante un fluido vettore (acqua o vapore) alle singole strutture abitative, mediante tubature di mandata e ritorno.

Figura 25: Schema funzionamento teleriscaldamento - Fonte: http://greencluster.it/teleriscaldamento-che-cose-e-come-funziona/

Il teleriscaldamento fa parte del quadro generale delle comunità energetiche rinnovabili per lo sviluppo sostenibile e la decarbonizzazione del sistema energetico nazionale ed è incentivato con il Superbonus soltanto per i comuni montani aventi le caratteristiche precedentemente descritte.

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